Một giá nhẹ gắn trên một tấm gỗ khối lượng M đặt trên bàn nhẵn nằm ngang có treo một quả cầu khối lượng m bằng sợi dây nhẹ, không dãn và dài L như hình 1.. Tìm giá trị nhỏ nhất của tốc đ
Trang 1SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH
ĐỀ CHÍNH THỨC
Họ và tên: ………
Số báo danh:
KÌ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016 Khóa ngày 23–3-2016
Môn: VẬT LÍ LỚP 11 THPT (Vòng 2) Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)
Câu 1 (2 điểm) Một giá nhẹ gắn trên một tấm gỗ khối lượng M đặt trên bàn
nhẵn nằm ngang có treo một quả cầu khối lượng m bằng sợi dây nhẹ, không dãn và
dài L như hình 1 Một viên đạn nhỏ cũng có khối lượng m bay với vận tốc V0 xuyên
vào quả cầu và vướng kẹt ở đó Tìm giá trị nhỏ nhất của tốc độ viên đạn để sợi dây
quay đủ vòng mà không bị chùng lại trong hai trường hợp sau:
a) Tấm gỗ được giữ chặt b) Tấm gỗ được thả tự do
Câu 2 (2 điểm) Một bình kín hình trụ chiều cao h, đặt thẳng đứng và được chia
làm hai phần nhờ một pittông cách nhiệt như hình 2 Pittông có khối lượng M=500g và
có thể chuyển động không ma sát trong xi lanh Phần trên của bình chứa khí Hêli, phần
dưới của bình chứa khí Hiđrô Biết hai khối khí có cùng khối lượng m và ban đầu ở
cùng nhiệt độ t 0C
0 =27 , lúc này pittông nằm cân bằng ở vị trí cách đáy dưới một đoạn 0,6h Biết tiết diện bình là S =1dm2
a) Tính áp suất khí trong mỗi phần bình
b) Giữ nhiệt độ không đổi ở một phần bình, cần nung nóng phần còn lại đến
nhiệt độ bằng bao nhiêu để pittông cách đều hai đáy bình
Câu 3 (2 điểm) Cho mạch điện như hình 3, trong đó R1 = 15 Ω ,
,
10
2 = Ω
R R3 = 18 Ω , R4 = 9 Ω , hai đèn Đ1, Đ2 có điện trở bằng nhau Biết
rằng khi mắc hai đầu A và B nguồn điện ε1 = 30 V , r1 = 2 Ω hoặc nguồn điện
Ω
=
= 36 , 2 4
2 V r
ε thì công suất mạch ngoài vẫn bằng 72W và hai bóng đèn đều sáng bình thường
a) Tính công suất và hiệu điện thế định mức của mỗi đèn Dùng nguồn nào có lợi hơn?
b) Thay hai nguồn điện trên bằng nguồn điện mới ε3, r3 sao cho hiệu suất của nguồn bằng 50% và hai đèn đều sáng bình thường Tính ε3, r3
Câu 4 (2 điểm) Trong một thiết bị dùng để xác định thành phần các đồng vị (phổ kí khối lượng)
của nguyên tố kali Các ion dương kali của hai đồng vị được tích điện như nhau và có nguyên tử lượng
A1=39, A2=41, được tăng tốc trong điện trường rồi đi vào từ trường đều B vuông góc với hướng chuyển động của chúng Trong quá trình làm thí nghiệm, do sự không hoàn hảo của thiết bị tăng tốc, hiệu điện thế
có trị số biến đổi từ U0 − ∆ U đến U0 + ∆ U Muốn cho các chùm hạt đồng vị kali không chồng chéo lên nhau thì độ sai lệch tương đối của hiệu điện thế ∆ U /U0 chỉ cho phép tối đa bằng bao nhiêu? Bỏ qua tác dụng của trọng lực
Câu 5 (1 điểm) Một điểm sáng A nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính
một đoạn 30cm, cho ảnh thật A’ Bắt đầu cho thấu kính chuyển động ra xa vật với vận tốc không đổi v=5cm/s Tính tiêu cự của thấu kính Biết rằng sau khi thấu kính chuyển động được 2s thì ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động
R2; 01 điện trở mẫu có giá trị R0 cho trước; 01 nguồn điện một chiều chưa biết suất điện động và điện trở trong; một số dây dẫn điện
Yêu cầu:
Nêu phương án đo suất điện động của nguồn và điện trở R1, R2 của hai vôn kế Có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ
-
Trang 2Hết -SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH
HƯỚNG DẪN CHẤM
KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 11 – THPT
NĂM HỌC 2015 – 2016 MÔN: VẬT LÍ (Vòng 2)
Thời gian làm bài:150 phút – không kể thời gian giao đề
1
(2đ)
a) Tấm gỗ đứng yên
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có vận tốc của hệ (viên đạn+quả
cầu)
2 0
V
+ Để dây quay đủ một vòng, tại điểm cao nhất tốc độ của hệ là V
L g V
L
mV mg
2
=
⇒
= +
+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
gL V
mV mgL
mV
5 2 2
2 4
8
2
0
2 min
2
0,25
0,25 0,5
b) Tấm gỗ tự do
+ Tốc độ nhỏ nhất của quả cầu tại điểm cao nhất umin = g.L
+ Gọi u là vận tốc của tấm ván
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
) (
2
'
0 M u m u gL
mV = + − (1)
+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
2
) (
2 2
4
8
) (
mgL V
m = + + − (2)
+ Từ (1) và (2), ta có: ' 2 (5 8 )
0
M
m gL
0,25 0,25 0,5
2
(2đ)
a) Xét phần trên 1 0
4 4 ,
0 h S m R T
p = (1) Xét phần dưới: 2 0
2 6 ,
0 h S m R T
p = (2)
Từ (1) và (2), ta có: 43
2
1 =
p
p
(3)
S
Mg p
p1− 2 = =500 (4)
Từ (3) và (4), ta có: p1=1500Pa; p2 =2000Pa;
0,25 0,25 0,25 0,25
b) Để pittông nằm cách đều hai đáy thì phải giữ nhiệt độ khí H2, đồng thời
nung nóng khí He đến nhiệt độ T
+ Xét khí H2: p V p V p, 2400Pa
2
, 2 2
S
Mg p
2
,
1 = − =
⇒
C t
K T
T
V p T
V
1 0
1
1 = ⇒ =475 ⇒ =202
0,25 0,25 0,5
3 a) r I2 − ε I + P = 0
Trang 3+ Trường hợp 1:
Ω
=
⇒
=
Ω
=
⇒
=
5 , 0 12
8 3
' 2 2
' 1 1
N
N
R A I
R A I
+ Trường hợp 2:
Ω
=
⇒
=
Ω
=
⇒
=
2 6
'
8 3
'
'' 2 2
'' 1 1
N
N
R A I
R A I
+ Do điện trở mạch ngoài không đổi nên RN = 8 Ω , I = 3 A
+ Tính được Rđ = 12 Ω
+ Đèn Đ1 Uđ1 = RNI = 24 V , Pđ1 = 48 W , Iđ1 = 2 A
R R R
U
đ
34 12
+ +
=
2 2
2 1
1
+
=
=
= +
=
=
r R
R U
H r
R
R U
H
N
N N
N
ε ε
Nguồn ε1 lợi hơn
0,5
0,25 0,25 0,25
0,25
+
=
3 3
N
r R
R U
H
ε + Hai đèn đều sáng bình thường: I = Iđ1 + Iđ2 = 3 A
V I
r
⇒ ε
0,25 0,25
4
(2đ)
+ Các ion chuyển động tròn đều
+
qB
mv
R = (1)
+ mv = qU
2
2
(2)
+ Từ (1) và (2), ta có:
q
mU B
R = 1 2 + Để thu được các quỹ đạo riêng biệt cho các ion kali với 2 loại đồng vị có khooie lượng m1, m2 thì ( U0 + ∆ U ) m1 < ( U0 − ∆ U ) m2
% 5 , 2
1 2
1 2 1 2
1 2 0
= +
−
= +
−
<
∆
⇒
A A
A A m m
m m U
U
0,5 0,25 0,25 0,5 0,5
5
1(đ) + Trước khi dịch chuyển thấu kính: f
f d
−
= 30
30 '
0
+ Sau khi dịch chuyển thấu kính:
f t
f t
dt
− +
+
=
5 30
) 5 30 ( ' + Độ dịch chuyển của ảnh:
1
V
E, r
2
V
E, r
E, r
Trang 4f f
t
f t t
d d d
d
−
−
− +
+ +
= +
− +
=
30
30 5
30
) 5 30 ( 5 ) ' (
) '
) 5 30 (
) 5 30 ( 5 ) 5 30 ( 5 5
f t
t f
f t f
vB
− +
+
−
− + +
= + Khi t=2s, ảnh đổi chiều chuyển động tức vB = 0 ⇒ f = 20 cm
0,5
0,5
6
(1 đ)
* Xác định suất điện động của nguồn điện
mắc theo sơ đồ như hình vẽ:
Đọc số chỉ 2 vôn kế là U1 và U2, suy ra 1 1
2 2
U = R (1)
- Mắc riêng từng vôn kế theo sơ đồ như hình vẽ:
Số chỉ 2 vôn kế là U1’ và U2’ Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch:
' ' 1 1 1
U
R
= + và
' ' 2 2 2
U
R
= + (2) ' '
1 1 2 ' '
2 2 1
' '
1 2 1 2
2 1 1 2
E
−
=
− (3)
* Phương án xác định các điện trở
Mắc mạch điện theo sơ đồ:
Số chỉ 2 vôn kế là U và 1" "
2
U
2
2 0
2 1
''
R
U R
U R
U = + (4)
Thay (1) vào (4) suy ra R1 và R2, kết hợp với phương
trình 2 suy ra r
0,5
0,5
* Ghi chú:
1 Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó.
2 Không viết công thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.
3 Ghi công thức đúng mà:
3.1 Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu.
3.3 Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó.
4 Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 0,5 điểm.
5 Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm.
2
V
E, r
1
V
E, r